Fluent_入门基础培训ppt课件

1、Fluent 根底主要内容开展历史根本功能软件构造及常用文件类型安装方法基于6.3版本根本概念求解器的选择离散格式初始化边境条件的设定可用的参考资料开展历史1975年 谢菲尔德大学UK开发了Tempest1983年 美国的流体技术效力公司creature推出fluent 1988年 Fluent Inc.成立 1995年 收买最大对手FDI公司 FIDAP 1997年 收买Polyflow公司粘弹性和聚合物流动模拟 2006年 被ANSYS收买 在被ANSYS收买后为6.3版本2021年6月发布12.0版本2021年底发布13.0版本2021年底发布14.0版本根本功能1可紧缩与不可紧缩流动问

2、题；稳态和瞬态流动问题；无粘流、层流及湍流问题；牛顿流体及非牛顿流体；对流换热问题包括自然对流和混合对流；导热与对流换热耦合问题；辐射换热；惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟；根本功能2多运动坐标系下的流动问题；化学组分混合与反响；可以处置热量、质量、动量和化学组分的源项；用Lagrangian 轨道模型模拟稀疏相颗粒，水滴，气泡等；多孔介质流动；一维风扇、热交换器性能计算；两相流问题；复杂外表外形下的自在面流动。软件构造及常用文件类型1FLUENT包应该包括以下几个部分：FLUENT解法器prePDF，用于模拟PDF熄灭过程GAMBIT，网格生成TGrid，额外的处置器，用于从现有的边

3、境网格生成体网格。Filters(Translators)，转换其它程序生成的网格，用于FLUENT计算。可以接口的程序包括：ANSYS, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN等。软件构造及常用文件类型2GAMBIT设置几何外形生成2D或3D网格其它软件包，如CAD，CAE等FLUENT网格输入及调整物理模型边境条件流体物性确定计算结果后处置TGrid2D三角网格3D四面体网格2D和3D混合网格prePDFPDF查表2D或3D网格几何外形或网格PDF程序网格边境和或体网格边境网格根本程序构造表示图软件构造及常用文件类型3FLUENT软件文件类型：.jou文件：日志文档，可以编辑运转。

4、 .dbs文件：Gambit任务文件，假想象修正网格， 可以翻开进展再编辑, 可以翻开进展再编辑。 .msh文件：Gambit输出的网格文件。.cas文件：.msh文件经过Fluent处置后得到的文件。.dat文件： FLUENT计算数据结果的数据文件。安装方法Fluent最初只支持UNIX操作系统，面向高端用户。随着Windows的普及，Fluent也开场支持Windows系统。但其前处置软件Gambit依然需求在UNIX系统下运转。所以在安装Gambit前，要安装一个模拟UNIX系统的软件Exceed。基于Fluent6.3的软件安装及破解方法：1. 安装之前，时间调整到2005年；2.

5、先装exceed安装文件在X:Exceed.v9.0ExceedSET UP，再装gambit，最后装fluent；3. 按照提示，复制相应的答应证license到fluent和gambit的目录里；4. 设置初始环境；5. 设置完初始环境之后，把时间调整过来，重启电脑！根本概念1理想与实践流体：根据能否思索流体的粘性，可将流体分为理想流体和实践流体。可紧缩流体与不可紧缩流体：根据流体紧缩性的大小，可将流体分为可紧缩流体与不可紧缩流体。密度随压强变化大且不可视为常数的为可紧缩流体，反之，称为不可紧缩流体。 正常情况下，液体和低速气体50m/s可视为不可紧缩流体。牛顿流体和非牛顿流体：根据流体能

6、否满足牛顿内摩擦定律，可将流体分为牛顿流体和非牛顿流体。符合牛顿内摩擦定律，也就是切应力与速度梯度成正比的流体为牛顿流体。 水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体； 非牛顿流体：油漆、稀光滑脂、高分子溶液、乳化液、淀粉糊、石灰浆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等。根本概念2层流和湍流：层流是流体运动规那么，各部分分层流动互不掺混，质点的轨线是光滑的，而且流动稳定。湍流的特征那么完全相反，流体运动极不规那么，各部分猛烈掺混，质点的轨线杂乱无章，而且流场极不稳定。这两种截然不同的运动形状在一定条件下可以相互转化。可用雷诺数进展断定。雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的

7、量度，它是一个无量纲量。 雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，假设雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易开展、加强，构成紊乱、不规那么的紊流流场。根本概念3定常流动和非定常流动：以时间为规范，根据流体流动的物理量如速度、压力、温度等能否随时间变化，将流动分为定常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化，为定常流动；反之称为非定常流动。 许多流体机械在起动或关机时的流体流动普通是非定常流动，而正常运转时可看作是定常流动。根本概念4亚音速流动与超音速流动：当气流速度很大，或者流场压力变

8、化很大时，流体就遭到了紧缩性的影响。马赫数是流体速度与当地音速之比值，而音速在不同高度、温度等形状下又有不同数值，因此无法将 Ma的数值换算为固定的 km/hr 或 mph 等单位。Ma1时，为亚音速流动；Ma1，超音速流动。根本概念5热传导及分散：当流体中存在温度差时，温度高的地方将向温度低的地方传送热量，这种景象称为热传导。同样地，当流体混合物中存在组元的浓度差时，浓度高的地方将向浓度低的地方保送该组元的物质，这种景象称为分散。 理想流体忽略了粘性，即忽略了分子运动的动量输运性质，因此在理想流体中也不应思索质量和能量输运性质分散和热传导，由于它们具有一样的微观机制。根本概念6有旋流动和无旋

9、流动：有旋流动是指流场中各处的旋度(流体微团的旋转角速度)不等于零的流动，无旋流动是指流场中各处的旋度都为零的流动。流体运动是有旋流动还是无旋流动，取决于流体微团能否有旋转运动，与流体微团的运动轨迹无关。流体流动中，假设思索粘性，由于存在摩擦力，这时流动为有旋流动：假设粘性可以忽略，而流体本身又是无旋流，这时流动为无旋流动。 例如，均匀气流流过平板，在紧靠壁面的附面层内，需求思索粘性影响，因此，附面层内为有旋流动，附面层外的流动，就性可以忽略，为无旋流动。求解器选择1FLUENT求解器： (1)FLUENT 2d二维单精度求解器；(2)FLUENT 3d三维单精度求解器：(3)FLUENT 2

10、ddp二维双精度求解器；(4)FLUENT 3ddp三维双精度求解器。求解器选择2FLUENT中有两种求解器 压力基和密度基。压力基求解器以动量和压力为根本变量经过延续性方程导出压力和速度的耦合算法只采用隐式方式对控制方程进展线性化压力基求解器有两种算法分别求解器 压力修正和动量方程顺序求解。耦合求解器(PBCS)压力和动量方程同时求解 用哪种压力梯度来计算控制方程中的导数项。求解器选择3压力基求解器经过延续性方程和动量方程导出压力方程或压力修正方程压力-速度耦合方程求解算法Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE)默

11、许算法，稳健性好SIMPLE-Consistent (SIMPLEC)对简单问题，收敛更快，如层流Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)对非稳态流动或者高扭曲度网格有用Coupled压力基耦合求解器求解器选择4密度基耦合求解器以矢量方式求解延续性方程、动量方程、能量方程和组分方程经过形状方程得到压力其他标量方程按照分别方式求解DBCS 可以显式或隐式方式求解隐式: 运用高斯赛德尔方法求解一切变量显式: 用多步龙格库塔显式时间积分法。求解器选择5求解器选择6求解器选择7压力基求解器运用范围覆盖从低压不可紧缩流到高速紧缩流需求的内存

12、少求解过程灵敏压力基耦合求解器 (PBCS) 适用于大多数单相流，比分别求解器性能更好不能用于多相流欧拉、周期质量流和 NITA比分别求解器多用1.52倍内存密度基耦合求解器 (DBCS)适用于密度、能量、动量、组分间强耦合的景象例如: 伴有熄灭的高速可紧缩流动，超高音速流动、激波干扰隐式方法普通优于显式，由于其对时间步有严厉的限制显式方法普通用于流动时间尺度和声学时间尺度相当的情况如高马赫激波的传播离散格式1在对指定问题进展CFD计算之前，首先要将计算区域离散化，即对空间上延续的计算区域进展划分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点，从而生成网格。然后将控制方程在网格上离散，即将偏

13、微分方程格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组，然后求解离散方程组，得到各个节点上的解。节点之间的近似解，普通以为光滑变化，原那么上可以运用插值方法确定，从而得到整个计算域上的近似解。这种插值方式被称为离散格式discrezitation scheme离散格式2离散格式3对流项的插值方法有:First-Order Upwind 易收敛，一阶精度Power Law 对低雷诺数流动 ( Recell operating conditions边境条件的设定3表压operating pressure压力程度operating pressure绝对压力真空假设流动是亚声速的，那么会忽略Superso

14、nic/Initial Gauge Pressure，它是由指定的驻点值来计算的。这里给出的表压强的大小，是入口边境上的总压。边境条件的设定4质量流量进口边境条件(mass-flow-inlet)：给定入口边境上的质量流量。主要用于可紧缩流动问题，对于不可紧缩问题，由于密度是常数，可以运用速度入口条件。假设压力边境条件和质量边境条件都适宜流动时，优先选择用压力进口条件。压力出口边境条件(pressure-outlet)：需求给定出口静压表压。而且，该压力只用于亚音速计算。假设部分变成超音速，那么根据前面来流条件外推出口边境条件。需求特别指出的是，这里的压力是相对于前面给定的任务压力。假设有回流

15、出现，给的表压将视为总压，所以不用给出回流压力。回流流动方向与出口边境垂直。边境条件的设定5边境条件的设定6压力远场边境条件(pressure-far-field): 假设知道来流的静压和马赫数，Fluent提供了的压力远场边境条件来模拟该类问题。该边境条件只适宜用理想气体定律计算密度的问题，而不能用于其它问题。为了满足压力远场条件，需求把边境放到我们关怀区域足够远的地方。给定边境静压和温度及马赫数。可以是亚音速，跨音速或者超音速，并且需求给定流动方向，假设有需求还必需给定湍流量等参数。边境条件的设定7边境条件的设定8自在流出边境条件(outflow): 不知道流出口的压力或者速度，这时候可以选择流出边境条件。如以下情况，不能用流出边境条件：包含压力进口条件可压速流动问题有密度变化的非稳定流动问题即使是不可压速流动边境条件的设定9固壁边境条件wall: